甲基磺酸酐是一種多功能的化學試劑，主要用途包括：
用於有機合成。甲基磺酸酐是一種常用的甲磺醯化試劑，可以參與多種有機合成反應。
合成(R)-氨基肉鹼。甲基磺酸酐用於合成(R)-氨基肉鹼，這是一種脂肪酸氧化的抑製劑。
製備甲磺醯酯。與甲磺醯氯一樣，甲基磺酸酐可用於製備甲磺醯酯。
胺基保護方法。甲基磺酸酐可以與胺反應生成甲磺醯胺，這是一種常用的胺基保護方法。
Friedel-Crafts磺醯化反應。在路易斯酸的催化下，甲基磺酸酐可以參與Friedel-Crafts磺醯化反應。
氧化反應。甲基磺酸酐還可以與二甲基亞碸聯用，對醇進行氧化反應，例如將伯醇氧化成醛或仲醇氧化成酮。
農藥、醫藥中間體。甲基磺酸酐還廣泛套用於農藥、醫藥中間體的合成中。
此外，甲基磺酸酐還參與其他特定的化學反應，如苄醇環丙烷化反應等。